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Hydraulischer Langhubantrieb für Arbeitsmaschinen, z. B. Stoßbänke
Zur Herstellung nahtloser Stahlrohre nach dem Ehrhardtverfahren werden kohrstoßbänke
verwendet, auf denen ein dickwandiges, fingerhutartiges Lochstück in Walztemperatur
mittels einer zylindrischen Dornstange so durch hintereinander angeordnete Werkzeuge
(Ringe oder Rollen) hindurchgestoßen wird, daß ein langes, verhältnismäßig dünnwandiges
Rohr entsteht. Der Antrieb dieser Stoßbänke erfolgt in der Regel von Gleichstrommotoren
über Getriebe auf Zahnräder, die in eine Zahnstange eingreifen, welche ihrerseits
die Kraft über eine Schaftstange auf die Dornstange überträgt. Die Länge der nach
diesem Verfahren hergestellten Rohre war bis vor wenigen Jahren begrenzt.
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Nachdem es gelang, die Geschwindigkeit des Fertigungsablaufes etwa
zu verdoppeln, eröffnete sich die Möglichkeit, Rohre nach dem Verfahren auch in
größeren Längen herzustellen. Dabei traten aber Nachteile .des beschriebenen mechanischen
Antriebes stark in Erscheinung. Die Zahnstange, deren Länge etwa das 21/2- bis 3fache
der erzeugten Rohrlänge beträgt, erhielt ein hohes Gewicht. Die bedeutend erhöhte
Geschwindigkeit verlangt größere Antriebsmotoren, wodurch das Schwungmoment der
Anker und Getriebe wesentlich vergrößert wurde.
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Es sind daher schon verschiedene Vorschläge für einen hydraulischen
Antrieb von Stoß- und Ziehbänken gemacht worden. Wenn trotzdem bis heute keine Rohrstoßbank
mit hydraulischem Antrieb gebaut wurde, so wird das nicht zuletzt daran gelegen
haben, daß man über kein geeignetes Zylindersystem für einen so langen Arbeitshub
bei derart hohen Stoß- und Beschleunigungskräften verfügte. Auch erwachsen aus dem
staubreichen Hüttenbetrieb mancherlei Probleme hinsichtlich des Schutzes von Plungern
und deren Führungen gegen vorzeitigen Verschleiß. Nicht zuletzt bereitet auch die
Abstützung von langen, nur auf Druck beanspruchten Plungern gegen Ausknieken Schwierigkeiten.
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Um das Durchbiegen der auf Druck beanspruchten Plunger bzw. Rückzugkolben
nach Verlassen des Zylinders zu vermeiden, hat man bei einer Maschine mit langem
Arbeitshub, z. B. einer Rohrziehhank, vorgeschlagen, den das Werkstück oder Werkzeug
tragenden und seitlich aus dem Maschinenbett herausgeführten Schlitten durch mit
dem Arbeitsplunger und Rückzugkolben verbundene Gleitstücke zu führen, die in nach
oben offenen Führungsstücken laufen. Die Führungsbahn für Plunger und Kolben bzw.
der Gleitstücke sind dabei durch eine Platte abgedeckt. , Nach einem nicht zum Stand
der Technik gehörenden Vorschlag sollen sich bei einer Rohrstoßbank die hydraulisch
bewegten Plunger im Bereich der Dorn-und Schaftsta,ngenführungen an den gleichen
Führungsböcken abstützen, wie sie für die Dorn- und Schaftstange vorgesehen sein
müssen, so daß ein Einknicken der Plunger und Rückzugkolben ebenfalls verhindert
werden konnte. Die Führungsbohrungen müssen dabei zum Durchlaß des Schaftstangenschlittens
teilweise offen sein.
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In beiden Fällen ist zwar eine gute Führung für die Verstellmittel
und auch ein gewisser Schutz gegen Verschmutzung derselben und deren Führungsbahn
erreicht worden. Eine befriedigende Lösung ist dadurch aber insofern nicht gegeben,
weil bei einer Verwendung derartiger Antriebssysteme in Verbindung mit einer Rohrstoßbank
für die Herstellung längerer Rohre der bauliche Aufwand immer noch unerwünscht hoch
ist, und die Abdichtung der Verstellmittel und deren Führungsbahn zu wünschen übrigläßt.
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Weiterhin ist es bei transportablen Loch- bzw. Nietmaschinen mit relativ
kleinem Arbeitshub bekannt, den Vorschubplunger mit einem geschlitzten Zylinder
durchdringenden Kragarm zu versehen und einen koaxial zum Vorschubplunger angeordneten
Rückzugskolben vorzusehen.
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Da der mittlere Zylinderteil der bekannten Einrichtung im Bewegungsbereich
des mit dem Vorschubplunger verbundenen Kragarms für den Durchtritt desselben lediglich
mit einem Schlitz versehen ist, ergibt sich eine fast vollständige Einkapselung
und damit eine sehr große Schonung der empfindlichen Plunger und Führungen. Auf
Grund dieser Vorzüge macht die Erfindung von diesem bekannten Antrieb nun auch bei
Stoßbänken Gebrauch bzw. bildet diese für diesen speziellen Anwendungszweck fort,
wobei allerdings
die Erfindung nicht in der Idee an-sich gesehen
wird, jenen bekannten Antrieb bei' Stoßbänken anzuwenden sondern nur in der Fortbildung
dieses Antriebs, durch den dieser zum Stoßen insbesondere langer Rohre befähigt
bzw. brauchbar gemacht wird.
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Aufgabe vorliegender Erfindung ist es, -ein hydraulisches Zylindersystem
zu schaffen, das an die zum Antrieb des die Schaftstange tragenden Schlittens bei
Rohrstoßbänken für die Herstellung längerer Rohre gegebenen Verhältnisse bestmöglich
angepaßt ist.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird - ausgehend von jenem bei Loch- und.
-Nietmaschinen bekannten Antrieb - erfindungsgemäß vorgeschlagen, den Vorschubplunger
in bekannter Weise als beweglichen Zylinder für den ortsfesten sowie für den Durchfluß
des Druckmittels hohlen Rückzugplunger auszubilden, den Rückzugplunger an einer
im -Zylinder radial angeordneten Brücke abzustützen sowie -den Vorschubplunger zum
Durchtritt dieser Brücke an seinem vorderen Ende aufzuschlitzen. - - - -.-.
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Ein sehr wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht auch darin, daß
durch die Abstützung des Rückzugplungers an der am vorderen Ende des verlängerten
Zylinderteils angeordneten=ßrücke der Riickzugplunger um etwa Hublänge gekürzt werden
kann und sich dadurch günstigere Verhältnisse- in der Druckmittelzu-und -ableitung
für den Rückzugplunger ergeben, Weitere Vorteile bestehen, darin, daß .die Druckmittelpumpe
an der Kopfseite der Zylinder angeordnet werden kann, so daß sich nur kurze Leitungen
für das Druckmittel des Vorschubplungers ergeben. Wenn man nämlich nur mit einer--Pumpe
arbeiten will, spielen die Druckverluste. durch-:die längeren Leitungen zu den Rückzugplungern
nur eine untergeordnete Rolle, weil der Querschnitt des Rückzugplurigers gegenüber
dem Vorschubplunger so gering ist; daß die Rückzuggeschwindigkeit genügend groß
gewählt werden kann.
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Um den Rückzugplunger so kurz wie möglich halten zu können, ist nach
einem weiteren Merkmal der Erfindung die Brücke im Abstand einer Hublänge vom Ende-
des Zylinders angeordnet, so daß der Rückzugplunger nur etwa Hublänge hat. Damit
der Rückzug plunger auch gegen Ausknicken geführt ist, wird weiterhin erfindungsgemäß
vorgeschlagen, die Brücke im Querschnitt schmaler zu halten als den Rückzugplunger,
so daß das vordere Ende des Vorschubplungers den Rückzugplunger auf mehr als die
Hälfte seines Umfanges umgreift.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes
dargestellt; es zeigen - Abb. 1 und 2 einen Längsschnitt durch ein hydraulisches
Zylindersystem in zwei Endlagenstellungen des Antriebs in stark verkürzter Darstellung
und Abb. 3 einen Ouerschnitt-nach der Linie III-III in Abb. 2.
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Der Haupt- oder Vorschubzylinder besteht in bekannter Weise insgesamt
aus mehreren Teilen.. Er ist mit 1, 2, 3 bezeichnet. Selbstverständlich kann Jeder
der Zylinderteile noch unterteilt sein. Der Vorschubplunger ist mit 4 bezeichnet
und trägt den Schaftstangenschlitten 5. Ein weiteres gleiches Zylindersystem kann
in nicht zur Erfindung gehöriger Weise derart an dem Schlitten 5 angeschlossen sein,
daß die Sy: steme mit der Dorn- und Schaftstange in einer Ebene liegen, so daß in
die Plunger-keine Biegungsmomente eingeleitet werden. Im Bewegungsbereich des Schlittens
5 ist der mittlere Zylinderteil 2 bei 2 a aufgeschlitzt. Koaxial zum Vorschubplunger
4 ist ein hohlgebohrter, ortsfester Rückzugplunger 6. angeordnet, der in eine zentrale
Bohrung 4a des Plungers 4 eintaucht. Der Rückzugplunger 6 wird an seinem rückwärtigen
Ende von einer Brücke 7 abgestützt, die in die Wandung des Zylinderteiles 3 eingesetzt
ist.
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Die Brücke 7 und der Rückzugplunger 6 sind mit einer Bohrung 8, 8a
versehen, in die zum Rückzug des Plungers 4 das Druckmittel eingeleitet wird. Der
Vorschubplunger 4 hat etwa die zweifache Länge des Hubes des. Schlittens 5. Die
Brücke 7 ist im Abstand einer Hublänge vom Ende des Zylinders 3 angeordnet, so daß
,der Rückzugplunger nur etwa Hublänge hat. Der Plunger 4 ist in seinem vorderen
Ende mit einem Schlitz 4 b versehen (vgl. Fig. 3), in den die Brücke 7 eindringt.
Der im Bereich des Schlitzes 4 b stehengebliebene Teil 4c des Plungers 4 dient als
Unterstützung für den hohen Plunger 6.
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Wenn darüber hinaus, wie in Abb. 3 dargestellt, die Brücke 7 im Querschnitt
schmaler ist als der Durchmesser des mit ihr eine Einheit bildenden Rückzugplungers
6, so umgreift das Plungerende 4c den Rück zugplunger 6 auf mehr als der Hälfte
seines Umfangs; damit ist der Plunger 6 auch gegen Ausknicken geführt.
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Die Wirkungsweise des- Antriebssystems ist folgende: Abb. 1 zeigt
den: Beginn des Arbeitshubs. Wenn das Druckmittel über die Bohrung 9-in den Vorschubzylinder
1 gegeben wird, -geht der Vorschubplunger 4 samt Schlitten 5 vor. Hierbei taucht
der Rückzugplunger 6 in die geschlossene Bohrung 4a des Plungers 4 weiter ein und
verdrängt das hierin befindliche Druckmittel, so daß dieses durch die Bohrungen
8, 8a, abfließt. Die Brücke 7 dringt in den Schlitz 4 b des Plungers 4 tiefer
ein, bis die Endlage nach Abb. 2 erreicht ist.
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Wird nunmehr durch das bekannte Umsteuern derselben Flüssigkeitspumpe
das Druckmittel über die Bohrungen 8, 8c, in den Zylinderraum 4a gegeben,
so geht der Plunger 4 samt Schlitten 5 mit erhöhter Geschwindigkeit zurück. Die
Pumpe wird zweckmäßig in der Nähe des Anschlusses 9 aufgestellt, da auf Grund des
Querschnittverhältnisses zwischen der Bohrung des Zylinders 1 und des Plungers 4
die Flüssigkeitsmenge und -geschwindigkeit beim Rückzug erheblich kleiner ist als
beim Vorschub, zum Rückzug also lange Leitungen zugelassen werden können.